Реакция и буферные свойства почвы

Реакция почвы – физико-химическое свойство почвы, обусловленное соотношением ионов Н⁺ и ОН^- в ее твердой и жидкой частях. Почва кислая, если в ней преобладают ионы Н⁺, и щелочная, если ионы ОН^-. Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов, на эффективность удобрений, на химические и биохимические процессы в почве. Для количественной оценки реакции почвы применяют различные показатели: рН суспензии почвы в воде или в растворе КС1.

Концентрацию ионов водорода в растворе принято выражать условной величиной рН (отрицательный логарифм концентрации Н⁺ ионов).

Принято следующее деление минеральных и торфяных почв республики в зависимости от реакции почвенного раствора рН_КС1.

3.1. Градация почв по степени кислотности

Группа	Степень кислотности	Почвы
минеральная	торфяная
I	Сильнокислые	Меньше 4,5	4,0
II	Среднекислые	4,51 – 5,00	4,01 – 4,50
III	Кислые	5,01 – 5,50	4,51 – 5,00
IV	Слабокислые	5,51 – 6,0	5,01 – 5,50
V	Близкие к нейтральным	6,01 – 6,50	5,51 – 6,00
VI	Близкие к нейтральным и нейтральные	6,51 – 7,00	6,01 – 6,50
VII	Нейтральные и слабощелочные	Более 7,0	Более 6,50

По кислотности почв выделяют актуальную (активную) и потенциальную (скрытую) кислотность. Последняя подразделяется, в свою очередь, на обменную и гидролитическую.

Актуальная кислотность – это кислотность почвенного раствора, обусловленная повышенной концентрацией в нем ионов Н⁺, а также слабых минеральных (Н₂СО₃), органических кислот и гидролитически кислых солей (А1С1₃). Последние при гидролизе образуют слабое основание и сильную кислоту:

А1С1₃ + 3Н₂О = А1(ОН)₃ + 3НС1

3НС1 3Н⁺ + 3С1^–.

Актуальная кислотность непосредственно влияет на развитие растений и почвенных микроорганизмов.

Потенциальная (скрытая) кислотность обусловлена ионами Н⁺, А1³⁺ и Fe³⁺, поглощенными ППК с отрицательным зарядом. Часть поглощенных ионов водорода и алюминия может быть вытеснена в раствор катионами нейтральных солей (КС1):

Н⁺ Н⁺

К⁺ Н⁺

ППК) + KCl ППК) + НCl,

в результате чего почвенный раствор подкисляется. Это обменная потенциальная кислотность почвы, выражается рН в КС1.

При обработке почвы уксуснокислым натрием CH₃COONa или уксуснокислым кальцием (СН₃СОО)₂Са все ионы, обусловливающие кислотность почвы, вытесняются в раствор:

Na⁺

CH₃COONa + Н₂О СН₃СООН + NaOH

ОН^–

Н⁺ Н⁺

ППК) + СН₃СООН + 2Na⁺ + 2ОН^–

Na⁺ Na⁺

ППК) + СН₃СООН +2Н₂О.

Эта полная кислотность получила название гидролитической.

Кислотность, обнаруживаемая при обработке почвы раствором CH₃COONa, включает актуальную и потенциальную кислотность – как обменную, так и собственно гидролитическую (которая не обнаруживается КС1). Гидролитическая кислотность выражается в мэкв в 100 г почвы.

Свойства почвы характеризуются также степенью насыщенности основаниями – суммой поглощенных оснований, выраженной в процентах от емкости катионного обмена (ЕКО):

где V – степень насыщенности почвы основаниями, %; S – сумма поглощенных оснований (кроме Н⁺); Т (ЕКО) – поглотительная способность всех катионов, включая ионы водорода в мэкв на 100 г почвы.

Степень насыщенности основаниями показывает, какая часть общей емкости поглощения приходится на поглощенные основания и какая – на ионы водорода. Например, V = 70 % означает, что 70 % от общей емкости катионного обмена (Т) занимают основания и 30 % – ионы водорода.

Буферная способность почв. Почвенный раствор подкисляется в результате выделения углекислоты при дыхании корней, образовании HNО₃ при нитрификации и от продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Реакция почвы изменяется также от применения удобрений. Изменение реакции разных почв под действием этих факторов неодинаково. Способность почвы противостоять изменению реакции почвенного раствора в кислую или щелочную сторону называется буферной способностью почвы. Буферность почвы в целом зависит от буферных свойств ее твердой и жидкой частей. Буферность раствора создается слабыми кислотами и их солями. Слабые кислоты диссоциируют не полностью, большая часть их находится в виде недиссоциированных молекул:

СН₃СООН СН₃СОО^– + Н⁺

Н₂СО₃ Н⁺ + НСО₃^–.

Если к этому раствору прибавить NaOH, то произойдет связывание ионов Н⁺ с образованием воды и рН изменится мало. Следовательно, слабая кислота будет противодействовать подщелачиванию раствора.

Раствор слабой кислоты и ее соли будет буферным также и против подкисления:

CH₃COONa + HC1 = СН₃СООН + NaCl.

Буферность почвенного раствора обусловливается также водорастворимыми органическими кислотами и их солями:

(RCOO)₂Ca + 2HNО₃ = 2RCOOH + Ca(NО₃)₂,

2RCOOH + Са(ОН)₂ = (RCOO)₂Ca + 2Н₂О.

Чем больше общая емкость поглощения и степень насыщенности почвы основаниями, тем сильнее почва противостоит подкислению:

Н⁺ Н⁺ Mg²⁺

Ca²⁺ Mg²⁺

ППК) + Н₂SО₄ ППК) + CaSO₄.

Чем больше ионов водорода в почве, тем сильнее она будет противостоять подщелачиванию.

На почвах с низкой буферной способностью (песчаных, супесчаных, бедных гумусом) при внесении физиологически кислых удобрений возможны резкие сдвиги реакции в кислую сторону. На таких почвах вносят также меньшие дозы извести, чем на суглинистых, так как они слабо противостоят подщелачиванию. Это нужно учитывать при внесении минеральных удобрений и извести.